Напечатано: . Новые факты о биотическом самоочищении воды и нормирование нагрузок токсикантов на водные системы // Биогеохимия техногенеза и современные проблемы геохимической экологии. 2015. Т.2. С.8-10.
S. A.Ostroumov. New facts on biotic self-purification of water and regulation of loads of toxicants on water systems. Biogeochemistry of Technogenesis and Contemporary Issues of Geochemical Ecology. 2015. Vol.2. P. 8-10.
УДК 574.6:574.635:602.7:626.80
Новые факты о биотическом самоочищении воды и нормирование нагрузок токсикантов на водные системы
New facts on biotic self-purification of water and regulation of loads of toxicants on water systems
S. A.Ostroumov
МГУ им. , биологический факультет, Москва 119991, Российская Федерация. 9-495- 939-22-60;
Аннотация.
Ранее автор разработал теорию мультифункциональной роли водных организмов в улучшении качества воды и ее самоочищении. Эта теория подчеркнула роль биологических факторов и процессов в улучшении качества воды, и предсказала, что будут обнаружены новые факты об этом. Действительно, недавно были получены новые данные – например, о биосорбции экотоксикантов, что ведет к очищению водной среды. Кроме того, были получены новые данные о положительной роли водной растительности в очистке воды. Для использования водных растений в фитотехнологии для улучшения качества воды, необходимо определить приемлемые нагрузки химических загрязнителей на водные системы с водными растениями. Краткий анализ наших последних работ в этом направлении представлен в данной публикации.
Abstract.
Previously, the author developed a qualitative theory of multifunctional role of aquatic organisms in improving water quality and water self-purification. This theory underlined the role of a diversity of biological factors and processes in improving water quality, and predicted that new facts on these lines of research will be discovered. Recently new facts on the role of biosorption of ecotoxicants were found. Also, new data on the positive role of aquatic vegetation in water purification were obtained. To use the aquatic macrophytes in phytotechnology to improve water quality, it is necessary to determine the acceptable loads of chemical pollutants on the water systems with aquatic plants. A concise analysis of our recent works in this direction is presented in this publication.
В цикле статей разработана теория самоочищения воды под воздействием обитающих в воде организмов (например [1,2]).
Частью этой теории является идентификация, упорядочение и сведение в единый список основных процессов и факторов, ведущих к самоочищению воды. Этот список насчитывает более 20 позиций. Среди них, в ряду прочих, сорбция организмами и донными осадками загрязняющих веществ. Этот пункт теории получил новые подтверждения в экспериментальных работах автора и других исследователей. Подробнее о сорбции токсичных химических элементов биомассой и биогенными материалами, включая детрит и органическое вещество донных осадков – см. публикации этого научного форума [3, 4].
Указанная теория самоочищения воды четко обозначает роль многих групп организмов, в том числе водных растений. Фактически эта теория предсказывает появление новых данных о роли водных растений в очищении водной среды и улучшении качества воды. После формирования этой теории были получены новые факты в этом направлении. Отметим некоторые из них.
Установлены новые факты о снижении концентрации тяжелых металлов в воде под воздействием водных растений [5-7 ].
Установлены также факты снижения содержания в воде синтетических поверхностно-активных веществ (ПАВ) , вызванное водными макрофитами [8-9].
Позитивная роль водных растений в очищении воды подчеркивает перспективность фитотехнологий при решении практических задач улучшения качества воды. Использование фитотехнологий на практике ставит задачу разработки удобной методики для определения допустимой нагрузки эктотоксикантов на водную систему с макрофитами. Ранее эта задача не была решена. С целью решения этой проблемы был разработан новый (и в данный момент времени единственный) метод определения нагрузок экотоксикантов на водные растения [10-17].
В рамках последнего направления исследований были установлены новые факты о диапазоне толерантности водных растений для загрязняющих веществ (на примере ПАВ), что служит вкладом в научные основы инновационной технологии очищения воды с помощью растений. Использован разработанный авторами новый метод рекуррентных добавок ксенобиотиков для изучения диапазона устойчивости растений, потенциально перспективных для фиторемедиации загрязненных водных систем. Метод апробирован на пяти видах водных макрофитов (Elodea canadensis Michx., Potamogeton crispus L., Najas guadelupensis L., Fontinalis antipyretica L., макрофите OST-1). В микрокосмы с этими растениями добавляли додецилсульфат натрия (ДСН) и синтетическое моющее средство (СМС) «Аист-Универсал» [12]. В условиях проведенных опытов максимальная нагрузка ДСН для макрофита OST-1 составляла 460,0 мг/л, при этом время инкубации составляло 213 суток. Максимальная допустимая нагрузка СМС для этого макрофита – 1687,5 мг/л, при инкубации в течение 314 суток. Количественные характеристики допустимой нагрузки этого вещества были установлены и для других вышеназванных видов водных растений [12].
Синтетические моющие средства содержатся в муниципальных и иных сточных водах, что делает необходимым разработку нормативов на допустимое содержание этих веществ в загрязненных водах в случае их поступления на технические устройства для очищения воды с использованием фитотехнологии. Полученные в наших работах факты будут полезны для разработки таких нормативов.
Предложенная нами методика определения допустимых нагрузок загрязняющих воду веществ при использовании фитотехнологии очищения воды могут быть примененены для многих видов химических поллютантов, загрязняющих водную среду.
Благодарность. Автор благодарит и других коллег за обсуждение, , и других соавторов за участие в ряде опытов, описанных в цитируемых публикациях.
Литература
1. О биотическом самоочищении водных экосистем. Элементы теории // Доклады академии наук (ДАН). 2004. т. 396. № С. 136-141.
2. Ostroumov S. A. Polyfunctional role of biodiversity in processes leading to water purification: current conceptualizations and concluding remarks.- Hydrobiologia, 2002, 469: 203-204.
Available from: https://www. /publication/200582742_Polyfunctional_role_of_biodiversity_in_processes_leading_to_water_purification_current_conceptualizations_and_concluding_remarks [accessed Jun 19, 2015].
3. Остроумов экспериментальные данные о взаимодействии химических элементов с образцами биогенного материала // Биогеохимия техногенеза и современные проблемы геохимической экологии. 2015. Т. 1 , с. 124-126.
4. Остроумов концепций о роли живого вещества в биогеохимии биосферы// Биогеохимия техногенеза и современные проблемы геохимической экологии. 2015. Т. 1, с. 30-32.
5. Ostroumov S. A., Shestakova T. V. Decreasing the measurable concentrations of Cu, Zn, Cd, and Pb in the water of the experimental systems containing Ceratophyllum demersum : The phytoremediation potential // Doklady Biological Sciences. 2009, Volume 428, No. 1, pp 444-447.
6. , , Новое о фиторемедиационном потенциале: ускорение снижения концентраций тяжелых металлов (Pb, Cd, Zn, Cu) в воде в присутствии элодеи // Экологическая химия, 2009. том 18, № 2, с. 111-119.
7. , , Поклонов макрофитов в водной системе ускоряет снижение концентраций меди, свинца и других тяжелых металлов в воде // Водное хозяйство России, 2009. № 2, с. 58-67.
8. Lazareva E. V., Ostroumov S. A. Accelerated decrease in surfactant concentration in the water of a microcosm in the presence of plants: innovations for phytotechnology. - Doklady Biological Sciences, 2009, Vol. 425, pp. 180–182. DOI:10.1134/S0012496609020276 ; Available from: https://www. /publication/225149600_Accelerated_decrease_in_surfactant_concentration_in_the_water_of_a_microcosm_in_the_presence_of_plants_Innovations_for_phytotechnology [accessed Jun 19, 2015].
9. , , Соломонова макрофитов на поверхностное натяжение воды, содержащей додецилсульфат натрия: поиск фитотехнологий очищения воды // Экологическая химия, 2009. том 18, № 1, с. 41-45
10. , Остроумов допустимых нагрузок загрязняющих веществ на макрофиты в водной среде с использованием метода рекуррентных добавок // Водное хозяйство России, 2014. № 2, с. 88-101
11. , К разработке научных основ фиторемедиации и фитоочищения вод: новый метод определения допустимых нагрузок загрязняющих веществ на систему с макрофитами // Проблемы биогеохимии и геохимической экологии, 2012. № 1 (18), с. 27-36.
12. , Соломонова загрязняющих воду веществ с макрофитами: метод определения допустимых нагрузок // Вода: химия и экология, 2012 № 10, с. 53-60.
13. , Исследование взаимодействия додецилсульфата натрия с водными макрофитами в экспериментальных условиях // Токсикологический вестник, 2008. № 4, с. 21-26.
14. , 2006 Изучение толерантности макрофита Najas sp. при воздействии додецилсульфата натрия в условиях рекуррентных добавок в течение периода времени более двух месяцев // Ecological Studies, Hazards, Solutions, том 11, с. 86-87.
15. , Изучение фиторемедиационного потенциала водных растений // Экология окружающей среды и безопасность жизнедеятельности, 2006, том 6, с. 63-68.
16. , К разработке гидробиологических вопросов фиторемедиации: взаимодействие трех видов макрофитов с додецилсульфатом натрия // Вода и экология, 2006, № 3, с. 45-49.
17. , Остроумов фитотехнологий снижения загрязнения водной среды // Ecological Studies, Hazards, Solutions, 2006, том 11, с. 94-99.
18. Остроумов в самоочищении вод и биогенной миграции элементов. — Москва, МАКС-Пресс, 2008. 200 с.
19. Остроумов механизм самоочищения пресных и морских вод: элементы теории и приложения. Москва, МАКС-Пресс, 2004. 92 стр.
20. Остроумов , самоочищение и восстановление водных экосистем. Москва, МАКС Пресс, 2005. 100 с.
